JP3654665B2 - ポリッシング装置における排気及び排液処理装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はポリッシング装置における排気及び排液処理装置に係り、特にポリッシング装置から排出された排気ガス及び研磨排液を処理することができる排気及び排液処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体デバイスの高集積化が進むにつれて回路の配線が微細化し、配線間距離もより狭くなりつつある。特に０．５μｍ以下の光リソグラフィの場合、焦点深度が浅くなるためステッパの結像面の平坦度を必要とする。
そこで、半導体ウエハの表面を平坦化することが必要となるが、この平坦化法の１手段としてポリッシング装置により研磨することが行われている。
【０００３】
従来のポリッシング装置は、装置本体からの発塵が多いためにクリーンルームに設置することができなかった。そのため、クリーンルーム外にあるポリッシング装置で半導体ウエハを研磨した後にウエハキャリアでクリーンルーム内に持ち込み、半導体プロセス装置により半導体ウエハにデバイス層を形成することが行われていた。
【０００４】
ところが、上述したように半導体デバイスの高集積化に伴い、半導体ウエハに幾層にもデバイス層を形成する場合が多くなり、幾層ものデバイス層を精密形成するためには、デバイス層上に形成される層の表面も平坦且つ鏡面化する必要がある。そのため、半導体デバイス製造工場のクリーンルーム内にポリッシング装置を配置することが要望されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ポリッシング装置においては、半導体ウエハの研磨をより良く行うために、通常ターンテーブル上の研磨布の上に研磨砥液が供給される。研磨砥液は、例えば１μｍ以下の粒径の酸化シリコン、酸化セリウム等の研磨材を含む液を用いる。また、研磨砥液には水・研磨材の他に化学的な研磨作用を得るために酸、アルカリ等を入れることもある。この場合、ポリッシング装置から酸性又はアルカリ性ガスが排気される恐れがある。
【０００６】
しかしながら、従来のポリッシング装置は排気処理装置を具備していないため、クリーンルーム内に排気を放出した場合、クリーンルーム内を汚染させるとともに排気に含まれる酸性又はアルカリ性の有害ガスにより製品の歩どまりを低下させるという問題がある。
【０００７】
また、ポリッシングした後の研磨排液の中には砥粒やポリッシング対象物の研磨屑等の粒状物が多く含まれている。このような多くの粒状物を含む研磨排液を排水することは環境汚染等の要因となるので、該研磨排液を清浄な水として排出する必要がある。
【０００８】
本発明は上述の事情に鑑みなされたもので、ポリッシング装置をクリーンルーム内に設置することができ、ポリッシング装置から排出された排気ガス及び研磨排液を処理することができるポリッシング装置における排気及び排液処理装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するため、本発明のポリッシング装置における排気及び排液処理装置は、半導体ウエハを研磨するポリッシング装置から排出される排気ガス及び研磨排液を処理するポリッシング装置における排気及び排液処理装置であって、前記ポリッシング装置は隔壁により覆われてクリーンルーム内に設置されるポリッシング装置であり、前記ポリッシング装置は、研磨砥液を供給しつつ、トップリングにより半導体ウエハを保持しターンテーブルに押圧して半導体ウエハを研磨するように構成され、前記ポリッシング装置を覆う隔壁内に排気ダクトを設け、該排気ダクトを排風装置を介してクリーンルームの外に設置されたガス除害塔に連通し、前記ポリッシング装置に排液受けを設け、該排液受けをクリーンルームの外に設置された排液処理装置に連通させ、前記排液処理装置から発生する排ガスを排ガスダクトにより前記ガス除害塔に導き、該排ガスを中性排気として前記ガス除害塔から排出することを特徴とするものである。
本発明のポリッシング装置における排気処理装置の好ましい態様は、半導体ウエハを研磨するポリッシング装置から排出される排気ガスを処理するポリッシング装置における排気処理装置であって、前記ポリッシング装置は隔壁により覆われてクリーンルーム内に設置されるポリッシング装置であり、前記ポリッシング装置は、研磨砥液を供給しつつ、トップリングにより半導体ウエハを保持しターンテーブルに押圧して半導体ウエハを研磨するように構成され、前記ポリッシング装置から排出される酸性又はアルカリ性ガスを含む排気を排気ダクトを通してガス除害塔に導き、該排気中から酸性又はアルカリ性ガスを除去し、中性排気として前記ガス除害塔から排出する。
本発明のポリッシング装置における排液処理装置の好ましい態様は、半導体ウエハを研磨するポリッシング装置から排出される研磨排液を処理するポリッシング装置における排液処理装置であって、前記ポリッシング装置は隔壁により覆われてクリーンルーム内に設置されるポリッシング装置であり、前記ポリッシング装置は、研磨砥液を供給しつつ、トップリングにより半導体ウエハを保持しターンテーブルに押圧して半導体ウエハを研磨するように構成され、前記ポリッシング装置と排液処理装置とを排液配管によって連通させ、前記排液処理装置は、前記研磨排液を回収貯蔵するバッファ槽と、回収した排液中の固体成分と液体成分とを分離する沈澱槽と、該沈澱槽に沈澱を促進するための凝集剤を供給する凝集剤供給手段とを備える。
本発明のポリッシング装置における排液処理装置の好ましい態様は、半導体ウエハを研磨するポリッシング装置から排出される研磨排液を処理するポリッシング装置における排液処理装置であって、前記ポリッシング装置は隔壁により覆われてクリーンルーム内に設置されるポリッシング装置であり、前記ポリッシング装置は、研磨砥液を供給しつつ、トップリングにより半導体ウエハを保持しターンテーブルに押圧して半導体ウエハを研磨するように構成され、前記ポリッシング装置と排液処理装置とを排液配管によって連通させ、前記排液処理装置は、濾材を充填した濾過器と、該濾過器の濾材に助濾剤を充填する助濾剤充填手段と、前記濾材に助濾剤を充填した後、前記濾過器に研磨排液を供給して該濾材を通過させる研磨排液供給手段と、前記濾材に研磨排液中の固形不純物が所定量捕集されたら該濾材に前記研磨排液の供給方向とは反対方向から流体を送り該濾材に充填された前記助濾剤及び前記捕集された粒状物をドレン液と共に除去する逆洗手段とを備える。
本発明のポリッシング装置の好ましい態様は、研磨砥液を供給しつつ、トップリングにより半導体ウエハを保持しターンテーブルに押圧して半導体ウエハを研磨するように構成され、クリーンルーム内に設置されるポリッシング装置であって、該ポリッシング装置を隔壁で覆い、隔壁で覆われたポリッシング装置と排気処理装置とを排気ダクトにより連通させ、ポリッシング装置から排出される排気ガスを排風装置を介して排気ダクトによって排気処理装置に導入して処理する。
ここで、前記排気ダクトと前記排気処理装置に連通したガス除害塔を更に有するようにしてもよい。
本発明のポリッシング装置の好ましい態様は、研磨砥液を供給しつつ、トップリングにより半導体ウエハを保持しターンテーブルに押圧して半導体ウエハを研磨するように構成され、クリーンルーム内に設置されるポリッシング装置であって、該ポリッシング装置を隔壁で覆い、隔壁で覆われたポリッシング装置内に設けられた排液受けと排液処理装置とを排液配管によって連通させ、ポリッシング装置から排出される排液を排液受けによって受けて排液配管を介して排液処理装置に送って処理する。
ここで、前記排液処理装置は沈殿槽を有するようにしてもよい。
また、前記排液処理装置から発生する排ガスを処理する排気処理装置を設け、前記排ガスを排ガスダクトにより前記排気処理装置のガス除害塔に導き、該排ガスを中性排気として前記ガス除害塔から排出するようにしてもよい。
また、前記排液処理装置から発生する排ガスを前記排気処理装置に導く配管を有するようにしてもよい。
更に、前記ポリッシング装置をクリーンルーム内に設置してもよい。
また、前記ポリッシング装置の排気ダクトにダンパを設け、研磨後の半導体ウエハを研磨終了から次工程へ搬送する間で、かつ他の半導体ウエハを研磨していない間は、前記ダンパを閉じるようにしてもよい。
ここで、前記ダンパは前記ポリッシング装置のターンテーブルの回転・停止と同期して開閉するようにしてもよい。
更に、前記ダンパは前記ポリッシング装置のトップリングの上昇・下降又は揺動の作動・停止と同期して開閉するようにしてもよい。
また、前記逆洗手段により除去されたドレン液の中から前記助濾剤及び固形不純物を極めて低い含水率のケークとして取り出す脱水手段を具備してもよい。
【００１０】
【作用】
前述した構成からなる本発明によれば、ポリッシング装置からの排気をダクトで導いてガス除害塔で処理することにより、排気の観点での制約がなくなり、ポリッシング装置をクリーンルーム内に設置することが可能になる。また、本発明によって、研磨排液の清浄化処理を十分にかつ効率的に行うことが可能になる。これらの排気と排液の処理により砥粒、研磨屑という固体微粒子及び薬液とそのミストを伴うポリッシング装置に関して、十分な環境対策が施されることになる。
【００１１】
また本発明の好ましい態様によれば、ガス除害塔の洗浄液タンク内の洗浄液を排液処理装置に導くようにしたため、排気処理で発生する洗浄液を研磨排液の処理工程に導いて一括で処理することにより、砥粒、研磨屑という固体微粒子を含んだ洗浄液を適切に処理できるとともに、洗浄液の処理工程を別途設けなくて良いので、装置の低コスト化と省スペース化がはかれる。
【００１２】
さらに本発明によれば、排液処理装置の排液槽内の排気をガス除害塔に導くようにしたため、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）での排液中にはポリッシング装置から排出された排気ガスと同様の成分を有するガスが溶存しているが、このガス成分が排液槽内で分離して排ガスが発生する場合でもその排気をガス除害塔に導いて処理することができる。
【００１３】
また本発明の好ましい態様によれば、ポリッシング装置の排気ダクトにダンパを設け、研磨後の半導体ウエハを研磨終了から次工程へ搬送する間は、前記ダンパを閉じるようにしたため、少なくとも半導体ウエハの研磨面に砥液が付着している研磨終了から次工程までの間は、ダンパを閉じ、空気の流れを止め、半導体ウエハの研磨面の乾燥を防ぐことができる。またターンテーブル上の研磨布も同様の乾燥防止効果が得られ、研磨布への砥液の固着による研磨速度のばらつきを押さえることができる。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明に係るポリッシング装置における排気及び排液処理装置の一実施例を図１を参照して説明する。図１は本発明の全体構成を示す概略図である。図１において、符号１はポリッシング装置であり、ポリッシング装置１はクリーンルームＣ内に設置されている。ポリッシング装置１は隔壁２によって覆われており、ポリッシング装置１からの発塵がクリーンルームＣ内に飛散しないように構成されている。
【００１５】
隔壁２内には排気ダクト２５が配設されており、この排気ダクト２５によってポリッシング装置１から排出された排気ガスが排気処理装置１０に導かれるようになっている。
【００１６】
ポリッシング装置１は、ターンテーブル３と、半導体ウエハ４を保持しつつターンテーブル３に押しつけるトップリング５とを備えている。前記ターンテーブル３はベルト５３を介してモータＭ1 に連結されるとともにその上面には研磨布６が貼設されている。またトップリング５はトップリング回転用モータＭ2 とトップリング昇降用シリンダ２９とを備えたトップリングヘッド７に連結されており、トップリング５は昇降可能になっているとともにその軸心の回りに回転可能になっている。そして、トップリング５は揺動部９によって揺動可能になっている。また、研磨布６には、その上面に砥液供給ノズル８より研磨材を含む研磨砥液が供給されるようになっている。
【００１７】
上述した構成からなるポリッシング装置は、研磨布、研磨砥液中の砥粒と希釈液との組み合わせ等を適切に選定することにより、様々な研磨対象物をポリッシングすることができる。
たとえば、シリコン（Ｓｉ）基板上に形成したＳｉＯ2 絶縁膜をポリッシングする場合、水酸化カリウム（ＫＯＨ）又は水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液中にコロイダルシリカ（ＳｉＯ2 ）砥粒を含んだ研磨砥液を用いるのが代表的である。また、アルミニウム（Ａｌ）等の金属膜をポリッシングする場合、硝酸（ＨＮＯ3 ）又は硫酸（Ｈ2 ＳＯ4 ）水溶液中にアルミナ粒（Ａｌ2 Ｏ3 ）を含んだ研磨砥液を用いることがある。
【００１８】
上述の他にも、研磨対象によって選定される研磨砥液は種々あるが、概してアルカリや酸の溶液中に硬い砥粒を含んだものといえる。従って、研磨排液にはアルカリや酸の溶液と、砥粒や削りカスを含む固体成分が含まれる。
また、ポリッシング中はターンテーブル及びトップリングが回転しているため、これらにはじき飛ばされた研磨砥液がミスト状に飛散する。また、前述した金属膜のポリッシングにしばしば用いられる硝酸や硫酸は、金属と化学反応を起こし、酸化窒素（ＮＯ）、酸化イオウ（ＳＯ2 ）を生成する。それゆえ、ポリッシング装置からの排ガス及び排液を本発明によって処理する必要がある。
【００１９】
また、ターンテーブル上面の研磨布６の下方に位置し、かつターンテーブル３の周囲には、研磨排液を受ける排液受け２６が配設されている。そして、排液受け２６は排液配管２７を介して排液処理装置３０に連通されている。
【００２０】
前記ポリッシング装置１は、ターンテーブル３の下方にある仕切壁２４によって研磨部側と駆動部側とに仕切られており、前記排気ダクト２５は研磨部側に開口する第１開口部２５ａと、駆動部側に開口する第２開口部２５ｂとを具備している。また揺動部９はカバー２３に覆われており、このカバー２３内は排気ダクト２５の第３開口部２５ｃに連通され、独立に排気されるようになっている。また第１開口部２５ａにはダンパ２８が設置されている。
【００２１】
次に、ポリッシング装置１から排出された排気ガスを処理する排気処理装置１０の構成を説明する。
排気処理装置１０はガス除害塔１２を備えており、ポリッシング装置１からの排気Ａは、排気ダクト２５の途中に設けられた排風装置を構成するファン１１により、ガス除害塔１２に導かれるようになっている。ガス除害塔１２は、その下部に洗浄液タンク１３、中間部に充填物１４、上部には散液管１５を備え、更にその上部に排気管１６を備えている。洗浄液タンク１３内の洗浄液、例えば水は循環ポンプ１７で散液管１５に供給されるようになっている。洗浄液タンク１３の液位は液位センサ１８で検知され、所定の液位に保つように配管１９から洗浄液が洗浄液タンク１３中に供給されるようになっている。符号Ｖ２１は手動バルブであり、手動により洗浄液、例えば水を配管１９から洗浄液タンク１３中に供給できるようになっている。
【００２２】
上記構成の排気処理装置において、循環ポンプ１７により洗浄液タンク１３内の洗浄液、例えば水が散液管１５を通して充填物１４上に散布されている。ファン１１によりポリッシング装置１からの排気Ａをガス除害塔１２内の充填物１４の下部に注入すると、排気中に含まれるＮＨ3 、ＨＮＯ3 等の有害ガス又はミストは充填物１４を通過する際に洗浄液に溶け、洗浄液タンク１３内に落下する。そして有害ガス又はミストが除去され、無害の中性ガスとなつて排気管１６から排出される。
【００２３】
洗浄液タンク１３内の洗浄液にＮＨ3 、ＨＮＯ3 等のガス又はミストが溶け、その濃度が所定値以上になったら、バルブＶ２２を開放して、洗浄液を配管５１を介して排液処理装置３０に送り、該排液処理装置３０で処理する。
【００２４】
上述の排気処理工程において、研磨部から発生する排気を行う第１開口部２５ａに設けられたダンパ２８は、研磨が終了し、次工程であるウエハ洗浄工程まで搬送される間は、閉じるように制御される。研磨が終了した半導体ウエハ４の研磨面には砥液が付着しているが、砥液が乾燥すると、ウエハ研磨面に固着し、除去することが困難となる。本発明の排気処理を行うと、空気の流れが生じ砥液が乾燥しやすくなる。このような問題を防止するため、少なくとも半導体ウエハ４の研磨面に砥液が付着している研磨終了から次工程までの間は、ダンパ２８を閉じ、空気の流れを止め、乾燥を防ぐようにしたものである。ターンテーブル３上の研磨布６も同様の乾燥防止効果が得られ、研磨布６への砥液の固着による研磨速度のばらつきを押さえることができる。また半導体ウエハ４の乾燥を防ぎ砥液を固着させないので、歩どまりの良い製品を提供することができる。
【００２５】
次にダンパ２８の制御方法の具体例を説明する。
ターンテーブル３が回転しているときは、ダンパ２８を開き、研磨中に発生する排気ガス、ミスト等を研磨部から排除する。他方、ターンテーブル３が停止しているとき、即ち、研磨を行わないときはダンパ２８を閉じる。上述のようにダンパ２８の開閉をターンテーブル３と同期して制御することにより、半導体ウエハ４上に付着した砥液及び研磨布６上の砥液の乾燥防止効果がある。なお、トップリング５の上昇、下降又は揺動の動作、停止と同期させてダンパ２８を開閉しても良い。また研磨砥液の供給停止と同期させても良い。
【００２６】
なお、上記実施例ではガス除害塔１２内に洗浄液を循環ポンプで循環させる例について示したが、充填物１４に活性炭を用い、該活性炭に有害ガス又はミストを吸着させる方法を採用すれば、洗浄液を循環させなくともよい。
【００２７】
次にポリッシング装置１から排出された研磨排液を処理する排液処理装置３０について説明する。
本実施例の排液処理装置３０は、砥液、研磨屑等を含んだ排液を回収貯蔵する大容量のバッファ槽３１、回収した排液を固体成分と液体成分とを分離する沈澱槽３２、分離後に概ね固体成分を含む排液を回収して濃縮する濃縮槽３３とから構成されている。排液処理装置３０は、さらに沈澱槽３２に沈澱を促進するための凝集剤を供給する凝集剤タンク３４及び沈澱槽３２内の排液に中和剤を供給する中和剤タンク３５を備えている。
【００２８】
ポリッシングに使用された主に研磨砥液からなる排液や研磨布６のドレッシングに使用された排液は、研磨面より下側に設けた排液受け２６により集められ、排液配管２７を介して排液ポンプ３７によりバッファ槽３１に送られる。本バッファ槽３１には、ガス除害塔１２の洗浄液も回収される。ガス除害塔１２にはポリッシング時に発生するミスト等も送られるが、このミスト中には砥液及び研磨屑が含まれるため、ガス除害塔１２の洗浄液中にはこれら研磨砥液及び研磨屑が回収される。そのため、洗浄液は研磨砥液及び研磨屑を含有するので、洗浄液タンク１３をバルブＶ２２及び配管５１を介してバッファ槽３１に接続することにより排液と同様の処理を行うようにしている。
【００２９】
バッファ槽３１内の排液は排液ポンプ３８により沈澱槽３２へ送られる。排液中の固形成分の沈澱には時間がかかるため、本実施例においては、沈澱槽を並列に２槽（３２，３２）設け、バッチ処理を行うことにより効率良く沈澱槽を使用している。沈澱槽３２内に送られた排液に、凝集剤タンク３４からポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）等の凝集剤を、中和剤タンクから水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）等の中和剤を供給し、排水の沈澱を促進させ、かつ中和を行う。大きなフロックを形成するため高分子凝集剤を添加してもよい。高分子凝集剤にはアニオン系ポリマー、カチオン系ポリマー、ノニオン系ポリマーがある。所定時間の後、沈澱槽３２内は、液体成分と固体成分が分離し、上澄みの清浄な液体はバルブＶ２３，Ｖ２４を開き排水される。沈澱した固体成分は、濃縮槽３３へ回収して濃縮する。
【００３０】
本発明の更なる工夫は、バッファ槽３１、沈澱槽３２等の排液槽内で発生する排ガスを排気ダクト２５′により排気処理装置１０のガス除害塔１２に導き処理することである。即ち、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）での排液中には、ポリッシング装置１から排出された排気ガスと同様の成分を有するガスが溶存しているが、このガス成分が排液槽内で分離して排ガスが発生する。このように排液処理部で汚染源となるような排ガスが発生する場合でもその排気を排気ダクト２５′によりガス除害塔１２に導いて処理することができる。さらに本排液処理装置３０で清浄化した液体を配管５２を介して前記ガス除害塔１２へ導き、洗浄液として再利用することもできる。これにより経済的にシステムを運転することができる。
【００３１】
次に、本発明の排液処理装置の第２実施例を図２を参照して説明する。
図２は本発明のポリッシング装置における排液処理装置のシステム構成を示す図である。排液処理装置４０は、研磨排液を蓄える研磨排液タンク４１、研磨排液を濾過する濾過器４２、助濾剤を投入する助濾剤投入機４３、助濾剤を混入した助濾剤液を蓄える助濾剤液タンク４４、脱水機４５、逆洗用の空気圧を調整するレギュレータ４６及び濾過ポンプ４７を具備する。そしてこれらの各機器はオイルパン５０内に配置されている。
【００３２】
研磨排液タンク４１には、ポリッシング装置１のターンテーブル３の周囲に設けられた排液受け２６から排液配管２７を介して排出された研磨排液Ｑ１が蓄えられている。該研磨排液タンク４１の底部には空気噴出管４１−１が配設され、給気弁Ｖ１３を通して、該空気噴出管４１−１に空気を送ることにより、研磨排液Ｑ１中に気泡を噴出して撹拌する。符号４１−２，４１−３は研磨排液Ｑ１のレベルを検出するレベルセンサである。助濾剤液タンク４４には給水弁Ｖ１４を介して清水が供給されると共に、助濾剤投入機４３から研磨排液Ｑ１の中の固形不純物を除去（濾過）するのに適した助濾剤（珪藻土）を供給して助濾剤液Ｑ２を調合するようになっている。助濾剤液タンク４４には助濾剤液Ｑ２のレベルを検出するレベルセンサ４４−１，４４−２が配設され、更に撹拌機４４−３が配設されている。脱水機４５はシリンダ４５−１、脱水筒４５−２、シリンダ４５−１の上端に固定された濾紙載置台４５−３及び濾紙４５−４を具備する。
【００３３】
上記構成の研磨排液処理装置において、研磨排液の濾過工程に入る前に濾過器４２内の濾材に助濾剤をコーティングする工程がある。該助濾剤コーティング工程は、先ず助濾剤液供給弁Ｖ３、助濾剤液出口弁Ｖ４及び空気抜き弁Ｖ７を開き、研磨排液供給弁Ｖ１、出口弁Ｖ２及び排水弁Ｖ１０を閉じる。次に濾過ポンプ４７及び撹拌機４４−３を起動する。助濾剤液タンク４４内に給水弁Ｖ１４を介して前もって供給された水が濾過器４２に供給される。水が濾過器４２内の濾材を通って助濾剤液出口弁Ｖ４から助濾剤液タンク４４に出始めたら、助濾剤投入機４３を所定時間起動し、所定量の助濾剤（珪藻土）を助濾剤液タンク４４内に投入する。これによって助濾剤液Ｑ２を生成する。そして、空気抜き弁Ｖ７を閉じ、助濾剤液Ｑ２を濾過器４２と助濾剤液タンク４４との間で循環させ、濾材に助濾材層を形成していく。
【００３４】
助濾剤液Ｑ２中の助濾剤は濾過器４２内の濾材表面に付着して、助濾剤液Ｑ２から除去されるから、助濾剤液タンク４４の助濾剤液Ｑ２は次第に清浄になってくる。該助濾剤液Ｑ２が清浄になったら濾材に助濾剤が充分コーティングされたことになるから、撹拌機４４−３を止め助濾剤液供給弁Ｖ３を閉じる。続いて研磨排液の濾過工程に入る。
【００３５】
研磨排液の濾過工程は、先ず研磨排液供給弁Ｖ１を開くことにより、研磨排液タンク４１内の研磨排液Ｑ１が濾過ポンプ４７により濾過器４２に供給される。助濾剤液タンク４４の液面が所定のレベルになったら、出口弁Ｖ２を開き、続いて助濾剤液出口弁Ｖ４を閉じる。これにより研磨排液Ｑ１は研磨排液タンク４１と濾過器４２の間を循環する。この循環工程において、研磨排液Ｑ１の中の固形不純物は濾過器４２の濾材表面で捕集され該研磨排液から分離される。研磨排液タンク４１内の研磨排液Ｑ１が清浄になったら、排水弁Ｖ１０を開き、出口弁Ｖ２を閉じて、清浄になった研磨排液Ｑ１を排水する。この排水により、研磨排液タンク４１の液面が下限となったら出口弁Ｖ２を開き、排水弁Ｖ１０を閉じる。
【００３６】
濾過器４２内の濾材に捕集された固形不純物が所定量以上となると濾過効果が劣るので、該捕集された固形不純物や助濾剤を除去する中間逆洗工程が必要となる。中間逆洗工程においては、先ず助濾剤液タンク４４内の液面が所定以上であることを確認し、濾過ポンプ４７を停止する。研磨排液供給弁Ｖ１及び出口弁Ｖ２を閉じる。次に、逆洗空気弁Ｖ６を開き、加圧空気をレギュレータ４６を通して、濾過器４２に加圧空気を供給する。これにより、濾過筒の圧力が上昇し、その圧力を圧力計４８で検出し、圧力が所定圧力まで上昇したら、空気抜き弁Ｖ７を開き、この状態を所定時間（３０秒〜４０秒）継続することにより、濾過器４２内の濾材表面で捕集された固形不純物及び助濾剤を除去する。続いて逆洗空気弁Ｖ６を閉じて中間逆洗工程を終了する。
【００３７】
前記中間逆洗工程が終了したら、再度助濾剤をコーティングする工程を行う。この再助濾剤コーティング工程は、助濾剤液供給弁Ｖ３、助濾剤液出口弁Ｖ４及び空気抜き弁Ｖ７を開き、濾過ポンプ４７及び撹拌機４４−３を起動する。次に、空気抜き弁Ｖ７を閉じ、助濾剤液タンク４４内の助濾剤液Ｑ２を該助濾剤液タンク４４と濾過器４２の間を循環させる。助濾剤が濾材の表面に捕集され、助濾剤液Ｑ２が清浄になったら、研磨排液供給弁Ｖ１を開き、助濾剤液供給弁Ｖ３を閉じ、撹拌機４４−３を停止する。助濾剤液タンク４４の液面レベルが所定値になったら、出口弁Ｖ２を開き、助濾剤液出口弁Ｖ４を閉じる。これにより再助濾剤コーティング工程は終了すると同時に、濾過工程に入る。
【００３８】
濾過工程により、研磨排液Ｑ１の中の固形不純物が濾過器４２の濾材に捕集され、該捕集が大きくなると濾過能力が衰えるため、逆洗により該固形不純物を除去する逆洗工程に入る。逆洗工程は、脱水機４５のシリンダ４５−１を上昇させ、濾過ポンプ４７を停止し、研磨排液供給弁Ｖ１及び出口弁Ｖ２を閉じる。続いて脱水空気抜き弁Ｖ９を開き、逆洗空気弁Ｖ６を開く。レギュレータ４６及び逆洗空気弁Ｖ６を通して加圧空気源より加圧空気を濾過器４２に供給し、濾過器４２の濾過筒の圧力を圧力計４８で検出し、該圧力が所定圧力になったら、ドレン弁Ｖ５を開く。これにより濾過器４２内の液は脱水機４５に送られる。
【００３９】
濾過器４２内の液が完全に抜けたら、逆洗空気弁Ｖ６を閉じ、その後ドレン弁Ｖ５を閉じ、更に空気抜き弁Ｖ７を開き濾過器４２内の残圧を抜き取る。圧力計４８の圧力が０kg／cm2 になったら空気抜き弁Ｖ７を閉じる。これにより逆洗工程は終了する。さらに、脱水空気抜き弁Ｖ９を閉じる。
【００４０】
前記逆洗工程が終了したら、脱水機４５による脱水工程を実施する。脱水工程においては、先ず初めにシリンダ４５−１を上昇させる。続いて脱水空気抜き弁Ｖ９を閉じ、脱水空気弁Ｖ８を開く。加圧空気源から弁Ｖ１２、レギュレータ４６、脱水空気弁Ｖ８を通して、脱水機４５内に加圧空気を送り、脱水機４５の出口から、助濾剤液タンク４４内に液が出ることにより脱水が始まる。脱水機４５の出口から空気が出始めて所定時間後に脱水空気弁Ｖ８を閉じる。脱水機４５の脱水筒の圧力を検出する圧力計４９が０kg／cm2 になったら脱水空気抜き弁Ｖ９を開き、シリンダ４５−１を下降させ、脱水空気抜き弁Ｖ９を閉じて脱水工程は終了する。これにより、濾紙載置台４５−３の上の濾紙上には低含水率の脱水ケークが生成される。該脱水ケークは取り出し、濾紙４５−４を新しい濾紙４５−４と交換する。
【００４１】
上記のように濾過工程の前に濾過ポンプ４７で珪藻土等の助濾剤が混入する助濾剤液Ｑ２を濾過器４２に送ることにより、濾材表面に助濾剤を予め充填するから、該濾材に研磨排液を濾過ポンプ４７で送ると濾材表面で研磨排液中の固形不純物は効果的に分離除去される。そして濾材に捕集される固形不純物の量が所定量となったら、中間逆洗工程及び逆洗工程で、加圧空気を濾過器４２に前記研磨排液供給方向とは反対方向から加圧空気を送ることにより、濾材表面で捕集された固形不純物及び助濾剤を除去し、脱水機４５に送り、該脱水機４５で低含水率のケークを生成する。これにより、長時間に渡り、正常な濾過作用を継続させることができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ポリッシング装置からの排気を排気ダクトで導いてガス除害塔で処理することにより、排気の観点での制約がなくなり、ポリッシング装置をクリーンルーム内に設置することが可能になる。また、本発明によって、研磨排液の清浄化処理を十分にかつ効率的に行うことが可能になる。これらの排気と排液の処理により、砥粒、研磨屑という固体微粒子及び薬液とそのミストを伴うポリッシング装置に関して、十分な環境対策が施されることになる。更に、排気処理で発生する洗浄液を研磨排液の処理工程に導いて一括で処理することにより、砥粒、研磨屑という固定微粒子を含んだ洗浄液を適切に処理できるとともに、洗浄液の処理工程を別途設けなくて良いので、装置の低コスト化と省スペース化をはかれる。
【００４３】
更に、本発明によれば、排液処理部で汚染源となるような排ガス等が発生する場合でもその排気を前述のガス除害塔に導いて処理することができる。
以上のように、排気処理と排液処理が相互に補完し合うように一体となった本発明による処理システムを適用することにより、ポリッシング装置から排出される排気と排液という排泄物を総合的に処理し、汚染物質を含まない空気と水を装置外あるいは系外に排出し、いわゆる廃棄物としては、含水率の低い状態で、かつ１ヶ所で取り出すことができ、排気と排液に関してコンパクトでかつ簡便なポリッシング装置とすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のポリッシング装置における排気及び排液処理装置の全体構成を示す概略図である。
【図２】本発明のポリッシング装置における排液処理装置の第２実施例の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
１ ポリッシング装置
２ 隔壁
３ ターンテーブル
４ 半導体ウエハ
５ トップリング
６ 研磨布
８ 砥液供給ノズル
１０ 排気処理装置
１２ ガス除害塔
１３ 洗浄液タンク
１４ 充填物
１５ 散液管
１６ 排気管
１７ 循環ポンプ
２４ 仕切壁
２５ 排気ダクト
２６ 排液受け
２７ 排液配管
３０，４０ 排液処理装置
３１ バッファ槽
３２ 沈澱槽
３３ 濃縮槽
３４ 凝集剤タンク
３５ 中和剤タンク
４１ 研磨排液タンク
４２ 濾過器
４３ 助濾剤投入機
４４ 助濾剤液タンク
４５ 脱水機
４６ レギュレータ
４７ 濾過ポンプ
５０ オイルパン
【産業上の利用分野】
本発明はポリッシング装置における排気及び排液処理装置に係り、特にポリッシング装置から排出された排気ガス及び研磨排液を処理することができる排気及び排液処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体デバイスの高集積化が進むにつれて回路の配線が微細化し、配線間距離もより狭くなりつつある。特に０．５μｍ以下の光リソグラフィの場合、焦点深度が浅くなるためステッパの結像面の平坦度を必要とする。
そこで、半導体ウエハの表面を平坦化することが必要となるが、この平坦化法の１手段としてポリッシング装置により研磨することが行われている。
【０００３】
従来のポリッシング装置は、装置本体からの発塵が多いためにクリーンルームに設置することができなかった。そのため、クリーンルーム外にあるポリッシング装置で半導体ウエハを研磨した後にウエハキャリアでクリーンルーム内に持ち込み、半導体プロセス装置により半導体ウエハにデバイス層を形成することが行われていた。
【０００４】
ところが、上述したように半導体デバイスの高集積化に伴い、半導体ウエハに幾層にもデバイス層を形成する場合が多くなり、幾層ものデバイス層を精密形成するためには、デバイス層上に形成される層の表面も平坦且つ鏡面化する必要がある。そのため、半導体デバイス製造工場のクリーンルーム内にポリッシング装置を配置することが要望されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ポリッシング装置においては、半導体ウエハの研磨をより良く行うために、通常ターンテーブル上の研磨布の上に研磨砥液が供給される。研磨砥液は、例えば１μｍ以下の粒径の酸化シリコン、酸化セリウム等の研磨材を含む液を用いる。また、研磨砥液には水・研磨材の他に化学的な研磨作用を得るために酸、アルカリ等を入れることもある。この場合、ポリッシング装置から酸性又はアルカリ性ガスが排気される恐れがある。
【０００６】
しかしながら、従来のポリッシング装置は排気処理装置を具備していないため、クリーンルーム内に排気を放出した場合、クリーンルーム内を汚染させるとともに排気に含まれる酸性又はアルカリ性の有害ガスにより製品の歩どまりを低下させるという問題がある。
【０００７】
また、ポリッシングした後の研磨排液の中には砥粒やポリッシング対象物の研磨屑等の粒状物が多く含まれている。このような多くの粒状物を含む研磨排液を排水することは環境汚染等の要因となるので、該研磨排液を清浄な水として排出する必要がある。
【０００８】
本発明は上述の事情に鑑みなされたもので、ポリッシング装置をクリーンルーム内に設置することができ、ポリッシング装置から排出された排気ガス及び研磨排液を処理することができるポリッシング装置における排気及び排液処理装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するため、本発明のポリッシング装置における排気及び排液処理装置は、半導体ウエハを研磨するポリッシング装置から排出される排気ガス及び研磨排液を処理するポリッシング装置における排気及び排液処理装置であって、前記ポリッシング装置は隔壁により覆われてクリーンルーム内に設置されるポリッシング装置であり、前記ポリッシング装置は、研磨砥液を供給しつつ、トップリングにより半導体ウエハを保持しターンテーブルに押圧して半導体ウエハを研磨するように構成され、前記ポリッシング装置を覆う隔壁内に排気ダクトを設け、該排気ダクトを排風装置を介してクリーンルームの外に設置されたガス除害塔に連通し、前記ポリッシング装置に排液受けを設け、該排液受けをクリーンルームの外に設置された排液処理装置に連通させ、前記排液処理装置から発生する排ガスを排ガスダクトにより前記ガス除害塔に導き、該排ガスを中性排気として前記ガス除害塔から排出することを特徴とするものである。
本発明のポリッシング装置における排気処理装置の好ましい態様は、半導体ウエハを研磨するポリッシング装置から排出される排気ガスを処理するポリッシング装置における排気処理装置であって、前記ポリッシング装置は隔壁により覆われてクリーンルーム内に設置されるポリッシング装置であり、前記ポリッシング装置は、研磨砥液を供給しつつ、トップリングにより半導体ウエハを保持しターンテーブルに押圧して半導体ウエハを研磨するように構成され、前記ポリッシング装置から排出される酸性又はアルカリ性ガスを含む排気を排気ダクトを通してガス除害塔に導き、該排気中から酸性又はアルカリ性ガスを除去し、中性排気として前記ガス除害塔から排出する。
本発明のポリッシング装置における排液処理装置の好ましい態様は、半導体ウエハを研磨するポリッシング装置から排出される研磨排液を処理するポリッシング装置における排液処理装置であって、前記ポリッシング装置は隔壁により覆われてクリーンルーム内に設置されるポリッシング装置であり、前記ポリッシング装置は、研磨砥液を供給しつつ、トップリングにより半導体ウエハを保持しターンテーブルに押圧して半導体ウエハを研磨するように構成され、前記ポリッシング装置と排液処理装置とを排液配管によって連通させ、前記排液処理装置は、前記研磨排液を回収貯蔵するバッファ槽と、回収した排液中の固体成分と液体成分とを分離する沈澱槽と、該沈澱槽に沈澱を促進するための凝集剤を供給する凝集剤供給手段とを備える。
本発明のポリッシング装置における排液処理装置の好ましい態様は、半導体ウエハを研磨するポリッシング装置から排出される研磨排液を処理するポリッシング装置における排液処理装置であって、前記ポリッシング装置は隔壁により覆われてクリーンルーム内に設置されるポリッシング装置であり、前記ポリッシング装置は、研磨砥液を供給しつつ、トップリングにより半導体ウエハを保持しターンテーブルに押圧して半導体ウエハを研磨するように構成され、前記ポリッシング装置と排液処理装置とを排液配管によって連通させ、前記排液処理装置は、濾材を充填した濾過器と、該濾過器の濾材に助濾剤を充填する助濾剤充填手段と、前記濾材に助濾剤を充填した後、前記濾過器に研磨排液を供給して該濾材を通過させる研磨排液供給手段と、前記濾材に研磨排液中の固形不純物が所定量捕集されたら該濾材に前記研磨排液の供給方向とは反対方向から流体を送り該濾材に充填された前記助濾剤及び前記捕集された粒状物をドレン液と共に除去する逆洗手段とを備える。
本発明のポリッシング装置の好ましい態様は、研磨砥液を供給しつつ、トップリングにより半導体ウエハを保持しターンテーブルに押圧して半導体ウエハを研磨するように構成され、クリーンルーム内に設置されるポリッシング装置であって、該ポリッシング装置を隔壁で覆い、隔壁で覆われたポリッシング装置と排気処理装置とを排気ダクトにより連通させ、ポリッシング装置から排出される排気ガスを排風装置を介して排気ダクトによって排気処理装置に導入して処理する。
ここで、前記排気ダクトと前記排気処理装置に連通したガス除害塔を更に有するようにしてもよい。
本発明のポリッシング装置の好ましい態様は、研磨砥液を供給しつつ、トップリングにより半導体ウエハを保持しターンテーブルに押圧して半導体ウエハを研磨するように構成され、クリーンルーム内に設置されるポリッシング装置であって、該ポリッシング装置を隔壁で覆い、隔壁で覆われたポリッシング装置内に設けられた排液受けと排液処理装置とを排液配管によって連通させ、ポリッシング装置から排出される排液を排液受けによって受けて排液配管を介して排液処理装置に送って処理する。
ここで、前記排液処理装置は沈殿槽を有するようにしてもよい。
また、前記排液処理装置から発生する排ガスを処理する排気処理装置を設け、前記排ガスを排ガスダクトにより前記排気処理装置のガス除害塔に導き、該排ガスを中性排気として前記ガス除害塔から排出するようにしてもよい。
また、前記排液処理装置から発生する排ガスを前記排気処理装置に導く配管を有するようにしてもよい。
更に、前記ポリッシング装置をクリーンルーム内に設置してもよい。
また、前記ポリッシング装置の排気ダクトにダンパを設け、研磨後の半導体ウエハを研磨終了から次工程へ搬送する間で、かつ他の半導体ウエハを研磨していない間は、前記ダンパを閉じるようにしてもよい。
ここで、前記ダンパは前記ポリッシング装置のターンテーブルの回転・停止と同期して開閉するようにしてもよい。
更に、前記ダンパは前記ポリッシング装置のトップリングの上昇・下降又は揺動の作動・停止と同期して開閉するようにしてもよい。
また、前記逆洗手段により除去されたドレン液の中から前記助濾剤及び固形不純物を極めて低い含水率のケークとして取り出す脱水手段を具備してもよい。
【００１０】
【作用】
前述した構成からなる本発明によれば、ポリッシング装置からの排気をダクトで導いてガス除害塔で処理することにより、排気の観点での制約がなくなり、ポリッシング装置をクリーンルーム内に設置することが可能になる。また、本発明によって、研磨排液の清浄化処理を十分にかつ効率的に行うことが可能になる。これらの排気と排液の処理により砥粒、研磨屑という固体微粒子及び薬液とそのミストを伴うポリッシング装置に関して、十分な環境対策が施されることになる。
【００１１】
また本発明の好ましい態様によれば、ガス除害塔の洗浄液タンク内の洗浄液を排液処理装置に導くようにしたため、排気処理で発生する洗浄液を研磨排液の処理工程に導いて一括で処理することにより、砥粒、研磨屑という固体微粒子を含んだ洗浄液を適切に処理できるとともに、洗浄液の処理工程を別途設けなくて良いので、装置の低コスト化と省スペース化がはかれる。
【００１２】
さらに本発明によれば、排液処理装置の排液槽内の排気をガス除害塔に導くようにしたため、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）での排液中にはポリッシング装置から排出された排気ガスと同様の成分を有するガスが溶存しているが、このガス成分が排液槽内で分離して排ガスが発生する場合でもその排気をガス除害塔に導いて処理することができる。
【００１３】
また本発明の好ましい態様によれば、ポリッシング装置の排気ダクトにダンパを設け、研磨後の半導体ウエハを研磨終了から次工程へ搬送する間は、前記ダンパを閉じるようにしたため、少なくとも半導体ウエハの研磨面に砥液が付着している研磨終了から次工程までの間は、ダンパを閉じ、空気の流れを止め、半導体ウエハの研磨面の乾燥を防ぐことができる。またターンテーブル上の研磨布も同様の乾燥防止効果が得られ、研磨布への砥液の固着による研磨速度のばらつきを押さえることができる。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明に係るポリッシング装置における排気及び排液処理装置の一実施例を図１を参照して説明する。図１は本発明の全体構成を示す概略図である。図１において、符号１はポリッシング装置であり、ポリッシング装置１はクリーンルームＣ内に設置されている。ポリッシング装置１は隔壁２によって覆われており、ポリッシング装置１からの発塵がクリーンルームＣ内に飛散しないように構成されている。
【００１５】
隔壁２内には排気ダクト２５が配設されており、この排気ダクト２５によってポリッシング装置１から排出された排気ガスが排気処理装置１０に導かれるようになっている。
【００１６】
ポリッシング装置１は、ターンテーブル３と、半導体ウエハ４を保持しつつターンテーブル３に押しつけるトップリング５とを備えている。前記ターンテーブル３はベルト５３を介してモータＭ1 に連結されるとともにその上面には研磨布６が貼設されている。またトップリング５はトップリング回転用モータＭ2 とトップリング昇降用シリンダ２９とを備えたトップリングヘッド７に連結されており、トップリング５は昇降可能になっているとともにその軸心の回りに回転可能になっている。そして、トップリング５は揺動部９によって揺動可能になっている。また、研磨布６には、その上面に砥液供給ノズル８より研磨材を含む研磨砥液が供給されるようになっている。
【００１７】
上述した構成からなるポリッシング装置は、研磨布、研磨砥液中の砥粒と希釈液との組み合わせ等を適切に選定することにより、様々な研磨対象物をポリッシングすることができる。
たとえば、シリコン（Ｓｉ）基板上に形成したＳｉＯ2 絶縁膜をポリッシングする場合、水酸化カリウム（ＫＯＨ）又は水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液中にコロイダルシリカ（ＳｉＯ2 ）砥粒を含んだ研磨砥液を用いるのが代表的である。また、アルミニウム（Ａｌ）等の金属膜をポリッシングする場合、硝酸（ＨＮＯ3 ）又は硫酸（Ｈ2 ＳＯ4 ）水溶液中にアルミナ粒（Ａｌ2 Ｏ3 ）を含んだ研磨砥液を用いることがある。
【００１８】
上述の他にも、研磨対象によって選定される研磨砥液は種々あるが、概してアルカリや酸の溶液中に硬い砥粒を含んだものといえる。従って、研磨排液にはアルカリや酸の溶液と、砥粒や削りカスを含む固体成分が含まれる。
また、ポリッシング中はターンテーブル及びトップリングが回転しているため、これらにはじき飛ばされた研磨砥液がミスト状に飛散する。また、前述した金属膜のポリッシングにしばしば用いられる硝酸や硫酸は、金属と化学反応を起こし、酸化窒素（ＮＯ）、酸化イオウ（ＳＯ2 ）を生成する。それゆえ、ポリッシング装置からの排ガス及び排液を本発明によって処理する必要がある。
【００１９】
また、ターンテーブル上面の研磨布６の下方に位置し、かつターンテーブル３の周囲には、研磨排液を受ける排液受け２６が配設されている。そして、排液受け２６は排液配管２７を介して排液処理装置３０に連通されている。
【００２０】
前記ポリッシング装置１は、ターンテーブル３の下方にある仕切壁２４によって研磨部側と駆動部側とに仕切られており、前記排気ダクト２５は研磨部側に開口する第１開口部２５ａと、駆動部側に開口する第２開口部２５ｂとを具備している。また揺動部９はカバー２３に覆われており、このカバー２３内は排気ダクト２５の第３開口部２５ｃに連通され、独立に排気されるようになっている。また第１開口部２５ａにはダンパ２８が設置されている。
【００２１】
次に、ポリッシング装置１から排出された排気ガスを処理する排気処理装置１０の構成を説明する。
排気処理装置１０はガス除害塔１２を備えており、ポリッシング装置１からの排気Ａは、排気ダクト２５の途中に設けられた排風装置を構成するファン１１により、ガス除害塔１２に導かれるようになっている。ガス除害塔１２は、その下部に洗浄液タンク１３、中間部に充填物１４、上部には散液管１５を備え、更にその上部に排気管１６を備えている。洗浄液タンク１３内の洗浄液、例えば水は循環ポンプ１７で散液管１５に供給されるようになっている。洗浄液タンク１３の液位は液位センサ１８で検知され、所定の液位に保つように配管１９から洗浄液が洗浄液タンク１３中に供給されるようになっている。符号Ｖ２１は手動バルブであり、手動により洗浄液、例えば水を配管１９から洗浄液タンク１３中に供給できるようになっている。
【００２２】
上記構成の排気処理装置において、循環ポンプ１７により洗浄液タンク１３内の洗浄液、例えば水が散液管１５を通して充填物１４上に散布されている。ファン１１によりポリッシング装置１からの排気Ａをガス除害塔１２内の充填物１４の下部に注入すると、排気中に含まれるＮＨ3 、ＨＮＯ3 等の有害ガス又はミストは充填物１４を通過する際に洗浄液に溶け、洗浄液タンク１３内に落下する。そして有害ガス又はミストが除去され、無害の中性ガスとなつて排気管１６から排出される。
【００２３】
洗浄液タンク１３内の洗浄液にＮＨ3 、ＨＮＯ3 等のガス又はミストが溶け、その濃度が所定値以上になったら、バルブＶ２２を開放して、洗浄液を配管５１を介して排液処理装置３０に送り、該排液処理装置３０で処理する。
【００２４】
上述の排気処理工程において、研磨部から発生する排気を行う第１開口部２５ａに設けられたダンパ２８は、研磨が終了し、次工程であるウエハ洗浄工程まで搬送される間は、閉じるように制御される。研磨が終了した半導体ウエハ４の研磨面には砥液が付着しているが、砥液が乾燥すると、ウエハ研磨面に固着し、除去することが困難となる。本発明の排気処理を行うと、空気の流れが生じ砥液が乾燥しやすくなる。このような問題を防止するため、少なくとも半導体ウエハ４の研磨面に砥液が付着している研磨終了から次工程までの間は、ダンパ２８を閉じ、空気の流れを止め、乾燥を防ぐようにしたものである。ターンテーブル３上の研磨布６も同様の乾燥防止効果が得られ、研磨布６への砥液の固着による研磨速度のばらつきを押さえることができる。また半導体ウエハ４の乾燥を防ぎ砥液を固着させないので、歩どまりの良い製品を提供することができる。
【００２５】
次にダンパ２８の制御方法の具体例を説明する。
ターンテーブル３が回転しているときは、ダンパ２８を開き、研磨中に発生する排気ガス、ミスト等を研磨部から排除する。他方、ターンテーブル３が停止しているとき、即ち、研磨を行わないときはダンパ２８を閉じる。上述のようにダンパ２８の開閉をターンテーブル３と同期して制御することにより、半導体ウエハ４上に付着した砥液及び研磨布６上の砥液の乾燥防止効果がある。なお、トップリング５の上昇、下降又は揺動の動作、停止と同期させてダンパ２８を開閉しても良い。また研磨砥液の供給停止と同期させても良い。
【００２６】
なお、上記実施例ではガス除害塔１２内に洗浄液を循環ポンプで循環させる例について示したが、充填物１４に活性炭を用い、該活性炭に有害ガス又はミストを吸着させる方法を採用すれば、洗浄液を循環させなくともよい。
【００２７】
次にポリッシング装置１から排出された研磨排液を処理する排液処理装置３０について説明する。
本実施例の排液処理装置３０は、砥液、研磨屑等を含んだ排液を回収貯蔵する大容量のバッファ槽３１、回収した排液を固体成分と液体成分とを分離する沈澱槽３２、分離後に概ね固体成分を含む排液を回収して濃縮する濃縮槽３３とから構成されている。排液処理装置３０は、さらに沈澱槽３２に沈澱を促進するための凝集剤を供給する凝集剤タンク３４及び沈澱槽３２内の排液に中和剤を供給する中和剤タンク３５を備えている。
【００２８】
ポリッシングに使用された主に研磨砥液からなる排液や研磨布６のドレッシングに使用された排液は、研磨面より下側に設けた排液受け２６により集められ、排液配管２７を介して排液ポンプ３７によりバッファ槽３１に送られる。本バッファ槽３１には、ガス除害塔１２の洗浄液も回収される。ガス除害塔１２にはポリッシング時に発生するミスト等も送られるが、このミスト中には砥液及び研磨屑が含まれるため、ガス除害塔１２の洗浄液中にはこれら研磨砥液及び研磨屑が回収される。そのため、洗浄液は研磨砥液及び研磨屑を含有するので、洗浄液タンク１３をバルブＶ２２及び配管５１を介してバッファ槽３１に接続することにより排液と同様の処理を行うようにしている。
【００２９】
バッファ槽３１内の排液は排液ポンプ３８により沈澱槽３２へ送られる。排液中の固形成分の沈澱には時間がかかるため、本実施例においては、沈澱槽を並列に２槽（３２，３２）設け、バッチ処理を行うことにより効率良く沈澱槽を使用している。沈澱槽３２内に送られた排液に、凝集剤タンク３４からポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）等の凝集剤を、中和剤タンクから水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）等の中和剤を供給し、排水の沈澱を促進させ、かつ中和を行う。大きなフロックを形成するため高分子凝集剤を添加してもよい。高分子凝集剤にはアニオン系ポリマー、カチオン系ポリマー、ノニオン系ポリマーがある。所定時間の後、沈澱槽３２内は、液体成分と固体成分が分離し、上澄みの清浄な液体はバルブＶ２３，Ｖ２４を開き排水される。沈澱した固体成分は、濃縮槽３３へ回収して濃縮する。
【００３０】
本発明の更なる工夫は、バッファ槽３１、沈澱槽３２等の排液槽内で発生する排ガスを排気ダクト２５′により排気処理装置１０のガス除害塔１２に導き処理することである。即ち、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）での排液中には、ポリッシング装置１から排出された排気ガスと同様の成分を有するガスが溶存しているが、このガス成分が排液槽内で分離して排ガスが発生する。このように排液処理部で汚染源となるような排ガスが発生する場合でもその排気を排気ダクト２５′によりガス除害塔１２に導いて処理することができる。さらに本排液処理装置３０で清浄化した液体を配管５２を介して前記ガス除害塔１２へ導き、洗浄液として再利用することもできる。これにより経済的にシステムを運転することができる。
【００３１】
次に、本発明の排液処理装置の第２実施例を図２を参照して説明する。
図２は本発明のポリッシング装置における排液処理装置のシステム構成を示す図である。排液処理装置４０は、研磨排液を蓄える研磨排液タンク４１、研磨排液を濾過する濾過器４２、助濾剤を投入する助濾剤投入機４３、助濾剤を混入した助濾剤液を蓄える助濾剤液タンク４４、脱水機４５、逆洗用の空気圧を調整するレギュレータ４６及び濾過ポンプ４７を具備する。そしてこれらの各機器はオイルパン５０内に配置されている。
【００３２】
研磨排液タンク４１には、ポリッシング装置１のターンテーブル３の周囲に設けられた排液受け２６から排液配管２７を介して排出された研磨排液Ｑ１が蓄えられている。該研磨排液タンク４１の底部には空気噴出管４１−１が配設され、給気弁Ｖ１３を通して、該空気噴出管４１−１に空気を送ることにより、研磨排液Ｑ１中に気泡を噴出して撹拌する。符号４１−２，４１−３は研磨排液Ｑ１のレベルを検出するレベルセンサである。助濾剤液タンク４４には給水弁Ｖ１４を介して清水が供給されると共に、助濾剤投入機４３から研磨排液Ｑ１の中の固形不純物を除去（濾過）するのに適した助濾剤（珪藻土）を供給して助濾剤液Ｑ２を調合するようになっている。助濾剤液タンク４４には助濾剤液Ｑ２のレベルを検出するレベルセンサ４４−１，４４−２が配設され、更に撹拌機４４−３が配設されている。脱水機４５はシリンダ４５−１、脱水筒４５−２、シリンダ４５−１の上端に固定された濾紙載置台４５−３及び濾紙４５−４を具備する。
【００３３】
上記構成の研磨排液処理装置において、研磨排液の濾過工程に入る前に濾過器４２内の濾材に助濾剤をコーティングする工程がある。該助濾剤コーティング工程は、先ず助濾剤液供給弁Ｖ３、助濾剤液出口弁Ｖ４及び空気抜き弁Ｖ７を開き、研磨排液供給弁Ｖ１、出口弁Ｖ２及び排水弁Ｖ１０を閉じる。次に濾過ポンプ４７及び撹拌機４４−３を起動する。助濾剤液タンク４４内に給水弁Ｖ１４を介して前もって供給された水が濾過器４２に供給される。水が濾過器４２内の濾材を通って助濾剤液出口弁Ｖ４から助濾剤液タンク４４に出始めたら、助濾剤投入機４３を所定時間起動し、所定量の助濾剤（珪藻土）を助濾剤液タンク４４内に投入する。これによって助濾剤液Ｑ２を生成する。そして、空気抜き弁Ｖ７を閉じ、助濾剤液Ｑ２を濾過器４２と助濾剤液タンク４４との間で循環させ、濾材に助濾材層を形成していく。
【００３４】
助濾剤液Ｑ２中の助濾剤は濾過器４２内の濾材表面に付着して、助濾剤液Ｑ２から除去されるから、助濾剤液タンク４４の助濾剤液Ｑ２は次第に清浄になってくる。該助濾剤液Ｑ２が清浄になったら濾材に助濾剤が充分コーティングされたことになるから、撹拌機４４−３を止め助濾剤液供給弁Ｖ３を閉じる。続いて研磨排液の濾過工程に入る。
【００３５】
研磨排液の濾過工程は、先ず研磨排液供給弁Ｖ１を開くことにより、研磨排液タンク４１内の研磨排液Ｑ１が濾過ポンプ４７により濾過器４２に供給される。助濾剤液タンク４４の液面が所定のレベルになったら、出口弁Ｖ２を開き、続いて助濾剤液出口弁Ｖ４を閉じる。これにより研磨排液Ｑ１は研磨排液タンク４１と濾過器４２の間を循環する。この循環工程において、研磨排液Ｑ１の中の固形不純物は濾過器４２の濾材表面で捕集され該研磨排液から分離される。研磨排液タンク４１内の研磨排液Ｑ１が清浄になったら、排水弁Ｖ１０を開き、出口弁Ｖ２を閉じて、清浄になった研磨排液Ｑ１を排水する。この排水により、研磨排液タンク４１の液面が下限となったら出口弁Ｖ２を開き、排水弁Ｖ１０を閉じる。
【００３６】
濾過器４２内の濾材に捕集された固形不純物が所定量以上となると濾過効果が劣るので、該捕集された固形不純物や助濾剤を除去する中間逆洗工程が必要となる。中間逆洗工程においては、先ず助濾剤液タンク４４内の液面が所定以上であることを確認し、濾過ポンプ４７を停止する。研磨排液供給弁Ｖ１及び出口弁Ｖ２を閉じる。次に、逆洗空気弁Ｖ６を開き、加圧空気をレギュレータ４６を通して、濾過器４２に加圧空気を供給する。これにより、濾過筒の圧力が上昇し、その圧力を圧力計４８で検出し、圧力が所定圧力まで上昇したら、空気抜き弁Ｖ７を開き、この状態を所定時間（３０秒〜４０秒）継続することにより、濾過器４２内の濾材表面で捕集された固形不純物及び助濾剤を除去する。続いて逆洗空気弁Ｖ６を閉じて中間逆洗工程を終了する。
【００３７】
前記中間逆洗工程が終了したら、再度助濾剤をコーティングする工程を行う。この再助濾剤コーティング工程は、助濾剤液供給弁Ｖ３、助濾剤液出口弁Ｖ４及び空気抜き弁Ｖ７を開き、濾過ポンプ４７及び撹拌機４４−３を起動する。次に、空気抜き弁Ｖ７を閉じ、助濾剤液タンク４４内の助濾剤液Ｑ２を該助濾剤液タンク４４と濾過器４２の間を循環させる。助濾剤が濾材の表面に捕集され、助濾剤液Ｑ２が清浄になったら、研磨排液供給弁Ｖ１を開き、助濾剤液供給弁Ｖ３を閉じ、撹拌機４４−３を停止する。助濾剤液タンク４４の液面レベルが所定値になったら、出口弁Ｖ２を開き、助濾剤液出口弁Ｖ４を閉じる。これにより再助濾剤コーティング工程は終了すると同時に、濾過工程に入る。
【００３８】
濾過工程により、研磨排液Ｑ１の中の固形不純物が濾過器４２の濾材に捕集され、該捕集が大きくなると濾過能力が衰えるため、逆洗により該固形不純物を除去する逆洗工程に入る。逆洗工程は、脱水機４５のシリンダ４５−１を上昇させ、濾過ポンプ４７を停止し、研磨排液供給弁Ｖ１及び出口弁Ｖ２を閉じる。続いて脱水空気抜き弁Ｖ９を開き、逆洗空気弁Ｖ６を開く。レギュレータ４６及び逆洗空気弁Ｖ６を通して加圧空気源より加圧空気を濾過器４２に供給し、濾過器４２の濾過筒の圧力を圧力計４８で検出し、該圧力が所定圧力になったら、ドレン弁Ｖ５を開く。これにより濾過器４２内の液は脱水機４５に送られる。
【００３９】
濾過器４２内の液が完全に抜けたら、逆洗空気弁Ｖ６を閉じ、その後ドレン弁Ｖ５を閉じ、更に空気抜き弁Ｖ７を開き濾過器４２内の残圧を抜き取る。圧力計４８の圧力が０kg／cm2 になったら空気抜き弁Ｖ７を閉じる。これにより逆洗工程は終了する。さらに、脱水空気抜き弁Ｖ９を閉じる。
【００４０】
前記逆洗工程が終了したら、脱水機４５による脱水工程を実施する。脱水工程においては、先ず初めにシリンダ４５−１を上昇させる。続いて脱水空気抜き弁Ｖ９を閉じ、脱水空気弁Ｖ８を開く。加圧空気源から弁Ｖ１２、レギュレータ４６、脱水空気弁Ｖ８を通して、脱水機４５内に加圧空気を送り、脱水機４５の出口から、助濾剤液タンク４４内に液が出ることにより脱水が始まる。脱水機４５の出口から空気が出始めて所定時間後に脱水空気弁Ｖ８を閉じる。脱水機４５の脱水筒の圧力を検出する圧力計４９が０kg／cm2 になったら脱水空気抜き弁Ｖ９を開き、シリンダ４５−１を下降させ、脱水空気抜き弁Ｖ９を閉じて脱水工程は終了する。これにより、濾紙載置台４５−３の上の濾紙上には低含水率の脱水ケークが生成される。該脱水ケークは取り出し、濾紙４５−４を新しい濾紙４５−４と交換する。
【００４１】
上記のように濾過工程の前に濾過ポンプ４７で珪藻土等の助濾剤が混入する助濾剤液Ｑ２を濾過器４２に送ることにより、濾材表面に助濾剤を予め充填するから、該濾材に研磨排液を濾過ポンプ４７で送ると濾材表面で研磨排液中の固形不純物は効果的に分離除去される。そして濾材に捕集される固形不純物の量が所定量となったら、中間逆洗工程及び逆洗工程で、加圧空気を濾過器４２に前記研磨排液供給方向とは反対方向から加圧空気を送ることにより、濾材表面で捕集された固形不純物及び助濾剤を除去し、脱水機４５に送り、該脱水機４５で低含水率のケークを生成する。これにより、長時間に渡り、正常な濾過作用を継続させることができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ポリッシング装置からの排気を排気ダクトで導いてガス除害塔で処理することにより、排気の観点での制約がなくなり、ポリッシング装置をクリーンルーム内に設置することが可能になる。また、本発明によって、研磨排液の清浄化処理を十分にかつ効率的に行うことが可能になる。これらの排気と排液の処理により、砥粒、研磨屑という固体微粒子及び薬液とそのミストを伴うポリッシング装置に関して、十分な環境対策が施されることになる。更に、排気処理で発生する洗浄液を研磨排液の処理工程に導いて一括で処理することにより、砥粒、研磨屑という固定微粒子を含んだ洗浄液を適切に処理できるとともに、洗浄液の処理工程を別途設けなくて良いので、装置の低コスト化と省スペース化をはかれる。
【００４３】
更に、本発明によれば、排液処理部で汚染源となるような排ガス等が発生する場合でもその排気を前述のガス除害塔に導いて処理することができる。
以上のように、排気処理と排液処理が相互に補完し合うように一体となった本発明による処理システムを適用することにより、ポリッシング装置から排出される排気と排液という排泄物を総合的に処理し、汚染物質を含まない空気と水を装置外あるいは系外に排出し、いわゆる廃棄物としては、含水率の低い状態で、かつ１ヶ所で取り出すことができ、排気と排液に関してコンパクトでかつ簡便なポリッシング装置とすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のポリッシング装置における排気及び排液処理装置の全体構成を示す概略図である。
【図２】本発明のポリッシング装置における排液処理装置の第２実施例の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
１ ポリッシング装置
２ 隔壁
３ ターンテーブル
４ 半導体ウエハ
５ トップリング
６ 研磨布
８ 砥液供給ノズル
１０ 排気処理装置
１２ ガス除害塔
１３ 洗浄液タンク
１４ 充填物
１５ 散液管
１６ 排気管
１７ 循環ポンプ
２４ 仕切壁
２５ 排気ダクト
２６ 排液受け
２７ 排液配管
３０，４０ 排液処理装置
３１ バッファ槽
３２ 沈澱槽
３３ 濃縮槽
３４ 凝集剤タンク
３５ 中和剤タンク
４１ 研磨排液タンク
４２ 濾過器
４３ 助濾剤投入機
４４ 助濾剤液タンク
４５ 脱水機
４６ レギュレータ
４７ 濾過ポンプ
５０ オイルパン
Claims (1)
- 半導体ウエハを研磨するポリッシング装置から排出される排気ガス及び研磨排液を処理するポリッシング装置における排気及び排液処理装置であって、
前記ポリッシング装置は隔壁により覆われてクリーンルーム内に設置されるポリッシング装置であり、
前記ポリッシング装置は、研磨砥液を供給しつつ、トップリングにより半導体ウエハを保持しターンテーブルに押圧して半導体ウエハを研磨するように構成され、
前記ポリッシング装置を覆う隔壁内に排気ダクトを設け、該排気ダクトを排風装置を介してクリーンルームの外に設置されたガス除害塔に連通し、
前記ポリッシング装置に排液受けを設け、該排液受けをクリーンルームの外に設置された排液処理装置に連通させ、
前記排液処理装置から発生する排ガスを排ガスダクトにより前記ガス除害塔に導き、該排ガスを中性排気として前記ガス除害塔から排出することを特徴とするポリッシング装置における排気及び排液処理装置。
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-
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